АННОТАЦИЯ 3
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Математическая постановка 9
1.1 Метод конечных элементов 9
1.2 Уравнение движения конструкции 9
1.3 Модальный анализ 10
1.4 Гармонический анализ 11
2 Программный пакет ANSYS 14
3 Проведение прочностного моделирования резистора
С2-29В-0,125 17
2.1 Построение модели 17
2.2 Проведение модального анализа 18
2.3 Построение гармонического анализа 19
4 Проведение прочностного моделирования печатной платы 22
3.1 Построение модели 22
3.2 Проведение модального анализа 25
3.3 Проведение гармонического анализа 25
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30
ЛИТЕРАТУРА 31
Современная радиоэлектронная аппаратура используется в радиолокационных системах, системах связи, в системах автоматизации производственных процессов, навигационных средствах транспортных средств, в исследованиях в различных областях научной деятельности и т.д., что приводит к необходимости расчета оптимальных технико-экономических показателей.
При этом радиоэлектронная аппаратура в процессе производства, эксплуатации и транспортировки испытывает различные внешние воздействия.
Таким образом, одним из важнейших пунктов во время конструирования радиоэлектронной аппаратуры является необходимость обеспечения ее надежного функционирования в заданных условиях работы, что вынуждает конструкторов рассчитывать реакцию аппаратуры и ее комплектующих на разные дестабилизирующие факторы, например, механические воздействия, которые способны изменить параметры полупроводниковых приборов или вовсе привести к разрушению отдельных элементов радиоэлектронной аппаратуры, а следовательно, и к выводу из строя аппаратуры в целом.
Дабы предотвратить данный исход при проектировании необходимо рассчитать, напряжения, деформации и ускорения, которые не должны превышать допустимые величины, безопасные для деталей аппаратуры.
Механические динамические воздействия делятся на вибрационные, ударные и инерционные. В данной работе рассмотрено воздействие вибрационное, источниками которых могут быть вибрации движущихся частей двигателя вследствие несбалансированности их частей, вибрации, возникающие из-за наличия зазоров в конструкции, вибрации, воздействующие на аппаратуру по причине близкого расположения к работающему, ненадежно закрепленному оборудованию, вибрации, возникающие вследствие сейсмоактивности и т.д.
Наибольшую же опасность при этом представляют ситуации, когда совпадают частота воздействующих на радиоэлектронную аппаратуру вибраций с собственной частотой конструкции. Во избежания данных ситуаций, конструктору необходимо использовать различные средства защиты от вибрационного воздействия. В случае использования радиоэлектронных изделий в транспортных средствах, защита осуществляется посредством уменьшения интенсивности источников вибраций, например, путем виброизоляции источника при помощи установки между аппаратурой и основанием упругих опор, вследствие чего образуется колебательная система, обладающая свойствами демпфирования. В прочих случаях могут использоваться более жесткие компоненты, применяемые при построении конструкций, использоваться активная виброзащита с помощью маятников, использоваться демпфирование и т.д.
Таким образом, возникает необходимость предварительного расчета вибропрочности, то есть способности аппаратуры сопротивляться разрушающим воздействию аппаратуры при ее транспортировке в заданном диапазоне частот и ускорений, а также виброустойчивости, то бишь способность аппаратуры выполнять свои функции при заданных диапазонах частот и ускорений вибрации.
Для данных целей используется проведение модального и гармонического анализов. В качестве программного продукта могут выступать программные комплексы ANSYS, NASTRAN или ЛИРА. Все они являются лидерами в данной сфере, обладая возможностью использовать различные системы единиц и их комбинаций, возможностью переноса данных и моделей из различных графических и документирующих систем, при этом обладая и прочими преимуществами, выделяющими их на фоне прочих программных пакетов. Нами был выбран ANSYS по причине того, что для проведения анализа необходим меньший объем ресурсов, затрачиваемый электронно-вычислительной машиной.
Несмотря на то, что выбранный нами программный пакет требует наименьшее количество ресурсов для вычислений, вопрос оптимизации все еще остается актуальным, обусловленный необходимостью уменьшить время проведения расчета при сохранении точности. Одним из возможных способов сокращения затрачиваемых ресурсов является замена 3-Д моделей на 2-Д модели.
В настоящей работе нами был проведен модальный и гармонический анализы моделей различной степени сложности и анализ рентабельности оптимизации моделирования данным способом.
Задачи:
1. Построение модели резистора в подробном и упрощенном виде.
2. Проведение модального и гармонического анализа построенных моделей, сравнение результатов и выбор оптимальной модели.
3. Построение оптимальной модели печатной платы.
4. Проведение модального и гармонического анализа построенной модели.
5. Анализ полученных результатов.
Подводя итоги данной работы, мы построили нормальную и упрощенную модели резистора. Провели модальный и гармонический анализ, после чего убедились, что упрощенный метод построения имеет малое расхождение по значениям собственных частот и перемещений с нормальным методом.
Была построена упрощенная модель печатной модель, после чего проведен модальный и гармонический анализ. Соотнося полученные результаты, можно прийти к заключению, что результаты являются удовлетворительными.
